云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司褐煤制氨系统中气化炉煤气出口气体中的氧含量是气化炉安全生产及下游工段安全运行的重要监控指标，它对氨系统的安全运行至关重要，同时，煤气出口气体中其他组分的测定对气化炉优化生产、节能减排、提高经济效益也有重要意义。
多流路煤气循环在线分析系统每套系统循环分析8路煤气。分析系统将分析数据实时送到DCS，并由识别系统将当前流路识别信息送至DCS，从而实现多流路煤气在线循环测量。该分析系统运行3年来，发挥了积极的作用，但随着控制系统及预处理系统相继出现的问题影响到系统的安全稳定运行，同时由于工艺对在线分析系统安全性、可靠性、可操作性等方面提出的更高要求，急需通过系统改造，解决各环节存在的突出问题。
造气多流路煤气循环测量系统存在以下问题。
1.单片机采样控制与流路识别系统对分析系统的影响
多流路循环操作控制及信号传输识别系统是整个分析系统的关键部分，原系统采用单片机作为控制部分核心部件，负责循环控制和流路识别传输，但在使用中，由于操作部分集中在控制面板上的4个按键，若开关某一通道，必须进入单片机系统内修改通道参数。因此，经常性操作步骤过于繁琐，而频繁使用按键也导致按键故障率升高，当某一按键出现故障时又会导致整个系统的故障、死机现象频繁出现，因此控制系统的可靠性随着单片机系统使用时间的增加而迅速下降。
由于单片机控制器自身质量问题以及抗电磁干扰能力差等原因，导致输出信号容易受到外界干扰，不能准确传送识别信号。因此，在前期改造中，已经改从继电器取电压信号，再通过变送器转变为电流信号传输至DCS，可靠性较高，但外置电子器件较多，同样导致系统的可靠性下降。控制器和流路识别信号一旦出现故障或间歇性故障，都会使当前分析通道无法确定，导致分析系统无法继续使用，替代手动分析工作量急剧增加，并且有可能输出错误信号，误导操作人员，造成工艺事故。
2.样品气预处理系统和机柜对分析系统的影响
原样品气预处理系统由于系统冷凝、脱油、排水、除尘效果不佳，导致样品气洁净度不高，部分轻质油等有机杂质冷凝在分析仪器管路中不仅对管路和仪器造成了污染，而且对分析测定造成了严重影响。由于预处理系统问题导致分析结果波动、偏差的情况经常发生，引起气路污染，同时也造成清洗维护量增加，硬件损耗不断增加。
原预处理系统中采用非防爆电磁阀，电磁阀集成箱内接线端口没有防爆措施，阀体和现场煤气存在泄漏可能，因此存在一定的安全隐患。机柜内过滤器滤芯的频繁更换，增加了煤气在机柜内泄漏几率，而煤气冷凝液中含有机溶剂，对橡胶垫圈的腐蚀非常严重，同样会导致密封不严而造成泄漏。煤气中含有0.5%～1.2%的硫化氢，并且含有其他腐蚀性气体，轻微的泄漏积聚在表柜内，就会对西门子氧分析仪精密电子元器件造成严重腐蚀，导致西门子氧分析仪主板使用寿命缩短。
公司于是对在线多流路循环测量系统进行了如下改进。
1.采样控制与流路识别系统的改进
（1）硬件部分
采用西门子CPU224和西门子231输出模块作为系统控制和识别信号输送的核心部件，用带指示灯显示的自锁开关，独立操作控制8流路煤气的循环测定。当某一通道控制开关动作，PLC闭合对应继电器将该通道电磁阀闭合，样品气进入分析通道，由此完成某一通道分析任务的启动。
（2）软件部分
用西门子CPU224 程序控制8路继电器闭合，进而控制三通电磁阀开闭，并由三通电磁阀控制8路样品气循环进入后续分析系统，同时提供电磁阀的同步识别信号送DCS系统。由自锁开关向CPU224提供8路开关信号，进而由CPU224 程序随机控制8路电磁阀的开闭，从而达到自动循环取样或手动随机选择性取样。
受控通道8路循环测量，每个通道开启时间为2 min，时间参数可修改。正常情况下，受控通道进行有序循环；当需要跳过某通道时，只需提供1个开关信号（手动自锁开关）即可关闭该通道；直至恢复前，每次循环都能自动跳过已关闭通道。每个通道接通时，同步指示灯发亮，PLC通过231模块同步给出1个对应的识别信号：DC 4～20 mA，输入DCS，信号稳定可靠。每通道的识别电流变化幅度为2 mA,如2#电磁阀接通时,输出6 mA电流信号。
（3）DCS流路识别程序和有效分析数据识别程序
DCS系统接受4～20 mA的电流识别信号，并和识别系统程序内部参数进行比较，相对误差在一定的范围内，即判定为对应流路，由系统向操作界面提供识别信号，当前流路分析信号实时显示，而其他流路数据保持不变，直至下一个循环的开始。
当DCS系统接受连续的分析信号并能正确识别出当前流路时，随着上下流路的切换，由于样品气置换分析流路，导致分析数出现急剧变化，因此DCS系统在识别当前流路切换后，就要停止采集变化时段数据，在流路切换一定时间后开始采集数据，并在当前通道实时显示，直至切换流路结束。
2.样品气预处理系统和机柜的改造
为了满足样品气的冷凝、脱油、排水、除尘效果，设计组装了1套二合一预处理装置，采用了高强度涡流冷凝装置，并通过净化压缩空气和提高压缩空气压力，保证涡流冷凝装置的正常运转；采用全自动排水装置并设置了定期手动排污阀，用于从根本上解决煤气在水洗后冷凝脱水的问题；并且采用活性炭和棉花作为轻质油和其他有机杂质的吸附剂，用来解决低冷凝点物质的冷凝干扰。
为了解决机柜环境条件差的因素，采取了预处理装置和机柜完全分离的设计改造，机柜内采用微型金属粉末过滤器替代大容积过滤器。在简化内部气路的基础上，加强机柜内部强制通风，避免腐蚀性气体的泄漏或积聚，降低可能泄漏造成的影响，同时，采用UPS电源规范接地，避免电气异常造成设备损坏。
目前我公司褐煤制氨系统16台气化炉煤气出口分析经过2008年的自动化改造，已经成功由2套分析系统实现多流路煤气循环在线分析，从而完全替代传统的手动分析，彻底改变了煤气出口分析工作模式。
1.改造后的循环在线分析控制系统，以PLC为核心，其经常性操作部分和主机相分离，开启或关闭通道只需操作对应自锁开关，简单实用；非经常性操作步骤则必须由管理人员联机修改，虽然造成了一定的障碍，但同时确保了系统的高可靠性。识别信号的输出由PLC通过内部程序控制，最终由231输出模块完成识别信号输出，其输出误差率小于0.5%，其准确性和稳定性达到DCS程序流路识别要求。
2.改造后的样品气预处理系统涡流冷凝器冷凝能力和自动排水器排污能力得到加强，同时采用活性炭和棉花混合过滤器，用于吸附轻质油和其他低沸点有机物，在长周期运行后，管路中冷凝液积聚现象基本消除，系统煤气净化能力显著提高。
2011年9月份系统改造后，经过6个月的长周期不间断运行，控制系统软件运行无故障，硬件出现2次器质性故障，均为继电器接点腐蚀后接触不良引起。结果表明，控制系统有非常好的环境适应性，性能稳定可靠，但还是需要有较好的无腐蚀性环境条件，因此，还有必要对电器部分进行空气或氮气吹扫保护。改造后的预处理系统中采用防爆电磁阀，电磁阀集成箱内接线端口采用防爆接线盒，并将非防爆电气部分和煤气系统进行隔离，主要将分析机柜中煤气净化部分和外置的冷凝分离部分进行集成，使系统的防爆能力加强，分析反应速度更加迅速，维护更加方便，安全性更高；PLC控制系统能够可靠、简便的控制分析系统的正常运行，能够稳定地传输识别信号；在线循环测定预处理系统在改造后，其煤气净化能力显著提高，基本上消除了管路中冷凝液积聚的现象。在线循环测定系统维护量显著下降，工作效率显著提高，系统的安全性有了充分的保障，测定结果准确度进一步提高。